井下瞬變電磁報(bào)告

.z.-----優(yōu)質(zhì)資料目錄TOC\o"1-2"\h\z\u224771.探測(cè)任務(wù)117551.1探測(cè)任務(wù)及目的1237502.探測(cè)方法原理1265502.1探測(cè)方法原理1161272.2礦井瞬變電磁的特點(diǎn)3138933.工作方法及技術(shù)要求4268173.1使用儀器及參數(shù)464793.2工作方法6155703.3技術(shù)措施8192533.4本次工作情況及質(zhì)量措施8112514.資料處理及解釋8168885.結(jié)論118656.存在問(wèn)題及建議11-.z.-----優(yōu)質(zhì)資料**煤業(yè)運(yùn)銷(xiāo)集團(tuán)同富新煤業(yè)**為平安生產(chǎn)，按照"有掘必探、有采必探〞的原則，委托**省地球物理化學(xué)勘查院〔以下簡(jiǎn)稱(chēng)**物化院〕對(duì)該礦10101輔助運(yùn)輸順槽開(kāi)口向里21m處前方100米半圓*圍地層賦水情況進(jìn)展井下瞬變電磁探測(cè)工作，**物化院于2013年10月14日進(jìn)展了井下現(xiàn)場(chǎng)資料采集工作，經(jīng)認(rèn)真處理分析，提交本次井下瞬變電磁探測(cè)報(bào)告。1.探測(cè)任務(wù)1.1探測(cè)任務(wù)及目的超前探根本測(cè)線(xiàn)4條，每條測(cè)線(xiàn)11個(gè)物理點(diǎn)，探測(cè)10101輔助運(yùn)輸順槽開(kāi)口向里21m處頂板，順層及底板的前方100米低阻體異常及分布*圍。為布置探防水鉆孔設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2.探測(cè)方法原理2.1探測(cè)方法原理瞬變電磁法屬時(shí)間域電磁感應(yīng)方法。其探測(cè)原理是：在發(fā)送回線(xiàn)上供一個(gè)電流脈沖方波，在方波后沿下降的瞬間，產(chǎn)生一個(gè)向發(fā)射回線(xiàn)法線(xiàn)方向傳播的一次磁場(chǎng)，在一次磁場(chǎng)的鼓勵(lì)下，地質(zhì)體將產(chǎn)生渦流(見(jiàn)圖2-1)，其大小取決于地質(zhì)體的導(dǎo)電程度，在一次場(chǎng)消失后，該渦流不會(huì)立即消失，它將有一個(gè)過(guò)渡(衰減)過(guò)程(見(jiàn)圖2-2)。該過(guò)渡過(guò)程又產(chǎn)生一個(gè)衰減的二次磁場(chǎng)向地質(zhì)體內(nèi)傳播，由接收回線(xiàn)接收二次磁場(chǎng)，該二次磁場(chǎng)的變化將反映地質(zhì)體的電性分布情況。如按不同的延遲時(shí)間測(cè)量二次感生電動(dòng)勢(shì)V(t)，就得到了二次磁場(chǎng)隨時(shí)間衰減的特性曲線(xiàn)。如果沒(méi)有良導(dǎo)體存在時(shí)，將觀(guān)測(cè)到快速衰減的過(guò)渡過(guò)程(見(jiàn)圖2-3)；當(dāng)存在良導(dǎo)體時(shí)，由于電源切斷的一瞬間，在導(dǎo)體內(nèi)部將產(chǎn)生渦流以維持一次場(chǎng)的切斷，所觀(guān)測(cè)到的過(guò)渡過(guò)程衰變速度將變慢，從而發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的存在。圖2-1TEM探測(cè)原理圖2-2TEM衰減曲線(xiàn)〔探測(cè)的根據(jù)〕圖2-3半空間中的等效電流環(huán)瞬變電磁場(chǎng)在大地中主要以擴(kuò)散形式傳播，在這一過(guò)程中，電磁能量直接在導(dǎo)電介質(zhì)由于傳播而消耗，由于趨膚效應(yīng)，高頻局部主要集中在地表附近，且其分布*圍是源下面的局部，較低頻局部傳播到深處，且分布*圍逐漸擴(kuò)大。傳播深度：(1)傳播速度：(2)為傳播時(shí)間，為介質(zhì)電導(dǎo)率為真空中的磁導(dǎo)率。瞬變電磁的探測(cè)度與發(fā)送磁矩覆蓋層電阻率及最小可分辨電壓有關(guān)。由(2)式得：(3)時(shí)間與表層電阻率，發(fā)送磁矩之間的關(guān)系為：(4)為發(fā)送磁矩，為表層電阻率，為最小可分辨電壓，它的大小與目標(biāo)層幾何參數(shù)和物理參數(shù)，還有和觀(guān)測(cè)時(shí)間段有關(guān)。聯(lián)立(3)(4)式，可得：(5)上式為野外工程中常用來(lái)計(jì)算最大探測(cè)深度公式。瞬變電磁的探測(cè)度與發(fā)送磁矩，覆蓋層電阻率及最小可分辨電壓有關(guān)。采用晚期公式計(jì)算視電阻率：(6)式中(7)2.2礦井瞬變電磁的特點(diǎn)礦井瞬變電磁和地面瞬變電磁法的根本原理的一樣的，理論上也完全可以使用地面電磁法的一切裝置及采集參數(shù)，但受井下環(huán)境的影響，礦井瞬變電磁法與地面的TEM的數(shù)據(jù)采集與處理相比又有很大的區(qū)別。由于礦井軌道、高壓環(huán)境及小規(guī)模線(xiàn)框裝置的影響，在井下的探測(cè)深度很受限制，一般可以有效解釋100m左右。另外地面瞬變法為半空間瞬變響應(yīng)，這種瞬變響應(yīng)來(lái)自與地表以下半空間層，而礦井瞬變電磁法為全空間瞬變響應(yīng)，這種響應(yīng)來(lái)自回線(xiàn)平面上下〔或兩側(cè)〕地層，這對(duì)確定異常體的位置帶來(lái)很大的困難。實(shí)際資料解釋中，必須結(jié)合具體地質(zhì)和水文地質(zhì)情況綜合分析。具體來(lái)說(shuō)礦井瞬變電磁法具有以下特點(diǎn)：1〕受礦井巷道的影響礦井瞬變電磁法只能采用邊長(zhǎng)小于2m的多匝回線(xiàn)裝置，這與地面瞬變電磁法相比數(shù)據(jù)采集勞動(dòng)強(qiáng)度小，測(cè)量設(shè)備輕便，工作效率高，本錢(qián)低。2〕采用小規(guī)?；鼐€(xiàn)裝置系統(tǒng)，因此為了保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量、降低體積效應(yīng)的影響、提高勘探分辨率，特別是橫向分辨率，在布設(shè)測(cè)點(diǎn)時(shí)一定要控制點(diǎn)距，在考慮工作強(qiáng)度的情況盡可能的使測(cè)點(diǎn)密集。3〕井下測(cè)量裝置距離異常體更近，大大的提高測(cè)量信號(hào)的信噪比，經(jīng)經(jīng)歷說(shuō)明，井下測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度比地面同樣裝置及參數(shù)設(shè)置的信號(hào)強(qiáng)10-100倍。井下的干擾信號(hào)相對(duì)于有用信號(hào)近似等于零，而地面測(cè)量信號(hào)在衰減到一定時(shí)間段接被干擾信號(hào)覆蓋，無(wú)法識(shí)別有用的異常信號(hào)。4〕地面瞬變電磁法勘探一般只能將線(xiàn)框平置于地面測(cè)量，而井下瞬變電磁法可以將線(xiàn)圈放置于巷道底板測(cè)量，探測(cè)底板一定深度內(nèi)含水性異常體垂向和橫向發(fā)育規(guī)律，也可以將線(xiàn)圈直立于巷道內(nèi)，當(dāng)線(xiàn)框面平行巷道掘進(jìn)前方，可進(jìn)展超前探測(cè)；當(dāng)線(xiàn)圈平行于巷道側(cè)面煤層，可探測(cè)工作面內(nèi)和頂?shù)装逡欢?圍內(nèi)含水低阻異常體的發(fā)育規(guī)律。另外礦井瞬變電磁法對(duì)高阻層的穿透能力強(qiáng)，對(duì)低阻層有較高的分辨能力。在高阻地區(qū)由于高阻屏蔽作用，如果用直流電法勘探要到達(dá)較大的探測(cè)深度，須有較大的極距，故其體積效應(yīng)就大，而在高阻地區(qū)用較小的回線(xiàn)可到達(dá)較大的探測(cè)深度，故在同樣的條件下TEM較直流電法的體積效應(yīng)小得多。3.工作方法及技術(shù)要求3.1使用儀器及參數(shù)本次探測(cè)使用的儀器為**地大華睿地學(xué)技術(shù)**生產(chǎn)的YCS200礦用瞬變電磁儀〔圖3-1〕。這套礦用瞬變電磁儀對(duì)低阻充水破碎帶反映特別靈敏、體積效應(yīng)小、縱橫向分辨率高，且施工快捷、效率高等優(yōu)點(diǎn)，既可以用于煤礦掘進(jìn)頭前方，也可以用于巷道側(cè)幫、煤層頂、底板等探測(cè)，為煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中水患和導(dǎo)水構(gòu)造的超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供技術(shù)手段。同時(shí)這套瞬變電磁儀系統(tǒng)可以通過(guò)加大發(fā)射功率的方法增強(qiáng)二次場(chǎng)，提高信噪比，從而加深勘探深度；通過(guò)屢次脈沖激發(fā)場(chǎng)的重復(fù)測(cè)量疊加和空間域?qū)掖胃采w技術(shù)的應(yīng)用提高信噪比，應(yīng)用于工作復(fù)雜、噪聲干擾大的煤礦井下水害超前預(yù)報(bào)使用，有效勘探深度能到達(dá)100米。圖3-1YCS200礦井瞬變電磁儀實(shí)物圖YCS200礦用本安型瞬變電磁儀-技術(shù)指標(biāo)參數(shù)發(fā)送電流強(qiáng)度≤4A電流脈沖寬度10ms、20ms、40ms電流發(fā)射頻率200Hz、25Hz、12.5Hz、6.25Hz、1.5625Hz、0.25Hz發(fā)射線(xiàn)圈規(guī)格1.5m×1.5m發(fā)射電壓9.6V疊加次數(shù)1～9999〔可選〕關(guān)斷時(shí)間0.5~300μs〔隨供電電流大小以及發(fā)送線(xiàn)圈不同而各異〕發(fā)射波形雙極性矩形波主控機(jī)軍用級(jí)工控機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器16bit最小采樣間隔4μS動(dòng)態(tài)*圍140dB本底噪聲≤600nV內(nèi)存256MB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)4GB電子硬盤(pán)〔可擴(kuò)展〕端口1個(gè)USB2.0〔僅在地面使用〕顯示屏7″TFT彩色液晶顯示屏操作界面Windows*p電源內(nèi)置電池連續(xù)工作時(shí)間7小時(shí)以上尺寸335㎜×281㎜×216㎜〔長(zhǎng)×寬×高〕重量4Kg工作溫度0℃～+40℃圖3-2YCS200礦井瞬變電磁儀技術(shù)參數(shù)3.2工作方法根據(jù)礦方要求，本次施工是在10101輔助運(yùn)輸順槽開(kāi)口向里21m處進(jìn)展探測(cè)。依次探測(cè)方向與水平夾角分別為45°、30°、0°、-30°共4個(gè)角度，每個(gè)角度由左側(cè)幫到右側(cè)幫順時(shí)針布設(shè)11個(gè)測(cè)點(diǎn)。(如圖3-3、3-4所示〕。本掘進(jìn)頭有效探測(cè)距離為100m，留設(shè)30m平安距離，本次探測(cè)的前方30m為本次探測(cè)盲區(qū)，掘進(jìn)到距離本掘進(jìn)頭70m處進(jìn)展下一次探測(cè)。圖3-3圖3-43.3技術(shù)措施本次勘探裝置類(lèi)型采用重疊回線(xiàn)組合裝置，邊長(zhǎng)1.5m的激發(fā)和接收正方形線(xiàn)圈，激發(fā)線(xiàn)圈匝數(shù)為16匝，接收線(xiàn)圈匝數(shù)為40匝。供電電流檔為2A，供電脈寬10ms。每個(gè)測(cè)點(diǎn)采用30次疊加方式提高信噪比，確保了原始數(shù)據(jù)的可靠性。3.4本次工作情況及質(zhì)量措施3.4.1本次工作情況本次主斜井井下物探共完成超前探根本測(cè)線(xiàn)4條，每條測(cè)線(xiàn)11個(gè)物理點(diǎn)。探測(cè)環(huán)境簡(jiǎn)述：本次探測(cè)10101輔助運(yùn)輸順槽開(kāi)口向里21m處，頂板為鐵錨桿支護(hù)，鐵絲網(wǎng)護(hù)頂護(hù)壁，巷道內(nèi)有大型綜掘機(jī)一臺(tái)，位于迎頭前方1.5m處。以上干擾源對(duì)采集數(shù)據(jù)造成一定的干擾，影響解釋精度。3.4.2質(zhì)量保證措施井下數(shù)據(jù)采集采取以下質(zhì)量保證措施：1、數(shù)據(jù)采集前，儀器嚴(yán)格按說(shuō)明書(shū)進(jìn)展標(biāo)定；對(duì)參與此項(xiàng)工程的人員加強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)的教育與管理；嚴(yán)格按照ISO：9001及2000質(zhì)量管理體系的程序進(jìn)展施工，加強(qiáng)自檢與互檢。對(duì)不符合質(zhì)量要求的資料，查明原因，凡屬主觀(guān)因素造成的立即返工。2、根據(jù)地質(zhì)任務(wù)合理確定采樣延時(shí)、疊加次數(shù)、發(fā)射電流等儀器的參數(shù)設(shè)置；施工過(guò)程中時(shí)刻檢查儀器和導(dǎo)線(xiàn)的漏電情況，保證絕緣，防止觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)發(fā)生畸變，造成解釋的錯(cuò)誤。3、在施工過(guò)程中，盡量減少測(cè)線(xiàn)方位與點(diǎn)距的偏差。受巷道條件等的影響，及時(shí)調(diào)整點(diǎn)線(xiàn)距和測(cè)網(wǎng)密度，并及時(shí)重測(cè)，以便最大限度地消除偶然誤差而獲得可靠、豐富的地質(zhì)信息。4.資料處理及解釋礦井瞬變電磁法資料的根本處理過(guò)程是：數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與計(jì)算、視電阻率換算、時(shí)深轉(zhuǎn)換、繪制成果圖、異常確認(rèn)、根據(jù)地質(zhì)及水文資料進(jìn)展綜合解釋。資料解釋結(jié)合的地質(zhì)、鉆探和水文等資料。在具體解釋中還做到了：1、人工解釋與計(jì)算機(jī)解釋相結(jié)合；2、垂直斷面與水平切面解釋相結(jié)合；3、電性解釋與綜合地質(zhì)分析相結(jié)合。圖4-1瞬變電磁數(shù)據(jù)處理及解釋流程圖對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的數(shù)據(jù)進(jìn)展分組，可得到45°、30°、0°、-30°四個(gè)層次的探測(cè)成果。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，得到以下瞬變探測(cè)視電阻率分布成果圖。在下列圖中，坐標(biāo)〔0，0〕點(diǎn)表示探測(cè)體端點(diǎn)位于10101輔助運(yùn)輸順槽開(kāi)口向里21m處的位置，圖左表示探測(cè)體左側(cè)及左前方，右側(cè)表示探測(cè)體右側(cè)及右前方。圖中顯示了探測(cè)體從北向開(kāi)場(chǎng)，按照順時(shí)針不同方位角和傾角的空間位置的視電阻率分布圖。在每幅圖中，依次用紅、黃、綠、藍(lán)代表不同的視電阻率值，顏色越接近紅色，表示視電阻率越高表示巖層相對(duì)含水性越弱，反之，顏色越接近藍(lán)色，表示視電阻率越低，該位置相對(duì)含水性越強(qiáng)。在圖中紅色虛線(xiàn)區(qū)域?yàn)榈妥璁惓?。由于瞬變電磁法探測(cè)具有低阻屏蔽的特性，真實(shí)的低阻區(qū)域可能小于圖中顯示的低阻*圍，所以由此得出的低阻*圍只能是相對(duì)值。瞬變電磁法只能探測(cè)低阻區(qū)域的最近距離，而不能確定低阻區(qū)域的最遠(yuǎn)邊界，所以實(shí)際工作中只能圈定低阻*圍的最近距離。從圖4-2頂板45o超前探測(cè)視電阻率擬斷面圖中可以看出，在有效探測(cè)深度為100m*圍之內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)明顯的相對(duì)低阻異常。圖4-2頂板45o超前探測(cè)視電阻率擬斷面圖從圖4-3頂板30°超前探測(cè)視電阻率擬斷面圖中可以看出，在有效探測(cè)深度為100m*圍之內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)明顯的相對(duì)低阻異常。圖4-3頂板30°超前探測(cè)視電阻率擬斷面圖從圖4-4順層0°超前探測(cè)視電阻率擬斷面圖中可以看出在有效探測(cè)深度為100m*圍之內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)明顯的相對(duì)低阻異常。圖4-4順層0o超前探測(cè)視電阻率擬斷面從圖4-5底板30o超前探測(cè)視電阻率擬斷面圖中可以看出，在有效探測(cè)